Отрывные течения. Том 2 - Чжен П.
Скачать (прямая ссылка):
255
шей мере интересует сравнение аэродинамических характеристик тупых тел
при отсутствии и при наличии иглы.
Влияние диаметра иглы на аэродинамические характеристики было изучено
Джорджесом [50] при нулевом угле атаки, М " = = 1,6, 2,0 и 2,8 и 38,5-10е
^ Re/м ^ 56,2 40е. В одном случае диаметр иглы составлял 1,25 см, а
диаметр цилиндра с плоским торцом 2,94 см. Таким образом, отношение
диаметров иглы и цилиндра было равно 0,43. Половина угла заострения иглы
составляла 42,5° при М", = 2,0 и 60° при М" = 2,8. Результаты испытаний
показали, что в некотором диапазоне относительных диаметров иглы
существует гистерезис в значениях критической длины, соответствующей
скачкообразному перемещению точки отрыва. При небольших относительных
диаметрах (меньших 0,25 [48, 52]) гистерезис значений критической длины
не наблюдается, однако при бблыпих относительных диаметрах (больших 0,35
[50, 62]) гистерезис возникает.
5.5.2. Влияние угла атаки, формы иглы и тупого тела
на характеристики потока
Только в нескольких экспериментальных исследованиях изучалось влияние
формы иглы и тупого тела при пенулевом угле атаки.
Олбум [51] провел эксперименты при М" = 2-3, Re = 0,3 X X 10е - 0,9-10е
(вычисленных по диаметру тела) и углах атаки от -2 до 10°, причем
удлинение хвостовой части тела составляло 3.
На фиг. 58 представлены модели с иглами пяти различных форм: цилиндр с
коническим носком, цилиндр с плоским торцом и три иглы более сложной
формы. Длины игл составляли от 0,75 до 2,0 диаметров тела. Тупые тела
представляли собой прямые круговые цилиндры. Степень затупления носовой
части изменялась за счет увеличения площади плоского среза тела Af,
выраженной в процентах от площади максимального поперечного сечения и
составляющей 0, 4, 50 и 80% в случае сферической носовой части с плоским
срезом и 100% в случае цилиндра с плоским торцом. Основной диаметр всех
игл составлял 0,2 диаметра тела.
Олбум [51] исследовал картину течения и тщательно измерил
аэродинамические характеристики.
Приведем некоторые его результаты, чтобы продемонстрировать сложный
характер отрывных течений около тел с иглой при отличных от нуля углах
атаки; отметим также некоторые результаты его наблюдений, отличающиеся от
результатов других исследователей.
Хант [48] исследовал картину течения около моделей с полусферическими
носовыми частями и выступающими иглами при
236
ГЛАВА IX
В случае полусферической носовой части вблизи точки присоединения
наблюдается пик давления, однако уровень значений давления на линии
сопряжения полусферического носка и цилиндра и на цилиндрической части
тела значительно ниже, чем
на цилиндре без иглы.
Результаты измерений; коэффициента сопротивления, приведены на фиг. 43.
Коэффициент сопротивления CD рассчитывался путем интегрирования
измеренного давления на лобовой части тупого тела. Максимальное значение
коэффициента сопротивления Сдманс, к которому отнесены коэффициенты CD,
рассчитано по давлению за прямым скачком уплотнении и площади лобовой
части. Как видно из фиг. 43, в случае цилиндра с плоским торцом СуССмакс
достигает единицы при отсутствии иглы, однако в случае цилиндра с
полусферической носовой частью это отношение достигает только 0,5.
Значения Св/Сдмакс падают до 0,02- 0,03 при l/d > 4 в случае-цилиндра с
плоским торцом, но только до 0,03 при l/d > 6 о 2 4 в 8 ю
в случае цилиндра с полу-
l/d сферической носовой частью.
Фиг. 43. Коэффициенты сопротивле- гоп
ния тел с иглами различной длины {54]. 5.4.3. Влияние чисел
О цилиндр с плоении торцом; д цилиндр МаХО, U Рейнольдса
с полусферической носовой частью; Щ неустановившееся течение. -.
В данном разделе на основе экспериментальных исследований изучается
влияние чисел Маха и Рейнольдса на характеристики потока при нулевом угле
атаки.
Кроуфорд [58] выполнил экспериментальные исследования при М " = 6,8 на
моделях различных размеров в интервале чисел Рейнольдса от 0,12-10(r) до
1,5-10(r), вычисленных по диаметру полусферической носовой части; Дэниельс
и Иошихдра [521
Red
Фиг. 44. Влияние числа Рейнольдса на коэффициент сопротивления давления
тел с полусферической носовой частью и выступающей иглой [58].
Фиг. 45. Влияние числа Маха [52].
58
ГЛАВА IX
стороне иглы в соответствии с их интенсивностью и расположением
относительно иглы. Дальнейшие подробности о таких схемах при малых углах
атаки содержатся в работе Ханта 148].
Результаты исследований Олбума и Ханта представлены ниже.
Пульсации. Как отметили Мэйр [46] и Маулл [56], пульсирующие течения
возникают при обтекании тела с плоским торцом и с иглой. При нулевом угле
атаки измеренная частота пульсаций составляла около 3000 с-1. С
увеличением угла атаки до 5,5° частота уменьшается приблизительно до 2800
с-1 и при 13,5° пульсации прекращаются [51].
Концевой отрыв. Присоединение отрывного течения к полусферической носовой
части тела всегда происходило при нулевом угле атаки и было
неустановившимся. При использовании иглы с коническим заострением было
